绿色环保太阳灯

王海凯，宋联兴，方 欢，张亚东，赵智伟

(德州学院，山东 德州 253000)

1 研制背景及意义

太阳光是最重要的自然光源，它普照大地，使整个世界姹紫嫣红，五彩缤纷。当光线随时间的推移以及天气发生变化时，都会直接影响物象的色彩。太阳能建筑的研究与开发，间接成为了各个国家重视的问题。太阳能与建筑结合并非只停留在外立面的表现结合，更重要的是太阳能要依托于建筑为人类提供更多的实用价值。绿色环保太阳灯采用光纤和光导管双重方式来传递光能，大大提高了光能传递效率，解决了在高层建筑的楼道、地下商城、地下停车场以及其他在白天因采光问题仍需开灯照明的地方。安全可靠，防火，无瓦斯爆炸等危险，因而具有显著的环境效益。

2 设计方案

2.1 电器控制

太阳光收集装置中利用光敏检测到光信号触发舵机转动从而驱动雷达收集装置转动完成对太阳光的追踪。光能管道部分通过平面镜和舵机组成的二自由度平台实现光束在管道中的传输。主控制器选用51 单片机。

2.2 机械部分

2.2.1 原理概念图

1)为太阳光收集装置，2)为光能管道顶部的聚光部分，3)为光纤，4)为光能管道，5)为光能管道底部的分散光束部分，6)为多根传递光能光纤，7)为光纤照明部分。

图1 绿色环保太阳灯模拟图

2.2.2 机械结构

结构一:太阳光收集装置

图2 太阳光收集模拟图

结构二:传递光能管道装置

图3 光能管道模拟图

3 工作原理及创新应用

3.1 工作原理

在楼顶安装多个太阳光收集装置，该装置能够收集太阳光并隔热过滤紫外线，该装置通过横截面积较大的光纤将光从面朝太阳方向延伸到垂直方向。在光能管道的顶部，通过光学透镜来将光纤传递的光聚焦成集中的一束光，利用光沿直线传播的特性，在光能管道拐角处安装平面镜用于反射。当到达传递高度时，在光能管道的底部设置光学透镜，将较强的一束光分散成平行光，最后通过大量光纤并排设置将光平均分配到楼道中。

图4 整体效果模型图

3.2 创新点及应用

1)广泛地应用于阴暗房间、地下商场、人防工事、矿井、隧道、弹药库等处的照明。2)采用雷达阵列收集太阳光，追光装置追光提高了光能的利用效率。3)巧妙地利用光纤和光导管双重方式来传递光能，提高光能传递效率。

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